专利名称：哈夫结构式高压无线数据采集装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种应用于高压、中压电网线路及配电变压器的自动化测量、数据采集装置，具体地讲是涉及一种哈夫结构式高压无线数据采集装置。
背景技术：
目前电力部门都是在高压、中压电网线路上使用中高压电流互感器、中高压电压互感器或组合式中高压互感器，将电网参数转换为低电压后接入仪表进行电网参数的测量及数据采集，实现高压、中压、低压电网线路运行参数监测、配电变压器运行参数监测。由于传统的测量模式都是将高压(10KV以上)转换为低压(100V或57.7V)后进行测量，容易遭到人为改动、破坏，窃电很容易；传统测量模式要实现配电变、线损计算则须在一、二次各安装一套测量装置；传统测量模式使用的中高压电流互感器、中高压电压互感器或组合式中高压互感器体积大不便于安装、重量重浪费大量的铜、铁等材料。
发明内容本发明的目的是针对目前中高压电网、配变参数测量技术上的不足，提供一种新型自动测量采集传输装置，以用来直接安装在中高压电网线路、配电变压器上实现电网参数测量采集和信息传输。该装置的实施采用哈夫结构、无外供电源、无线数据发送实现电网参数测量采集及数据传输。本发明的哈夫结构式高压无线数据采集装置，安装在高压、中压、低压电网线路及配电变压器的一次侧实现电网参数测量、配电变压器运行状况监测并具有无线数据传输功能，可应用于高压、中压、低压电网线路运行参数监测、配电变压器运行参数监测、配电变、线(变压器、电网线路，下同)损计算及窃电的实时监测。本发明的技术方案是:功率I/V稳压电源单元、测量单元、无线传输单元。哈夫结构式低压电流互感器将中高压电网线路电流转换为两路输出:一路为开路输出，其作为功率I/V稳压电源单元的输入；一路作为电流测量单元的输入采样信号；功率I/V稳压电源单元将哈夫结构式低压电流互感器的开路输出电压转换为供装置整机工作的电源；测量单元将哈夫结构式低压电流互感器输出的采样电流进行A/D转换并生成电流、功率等参数数据；无线传输单元实现与外部设备的无线数据交换。一种应用于高压、中压电网线路及配电变压器的哈夫结构式高压无线数据采集装置，它包括哈夫结构式低压电流互感器、功率I/V稳压电源单元、电流测量单元、无线传输单元，哈夫结构式低压电流互感器感应线圈将中高压电网线路电流转换两路输出，一路为感应出电压，经Dl，D2交流限幅；D4，D5，D6，D7整流；LM2841 DC/DC变换器组成高压等电位电源供装置整机工作。另一路做为所述电流测量单元的输入采样信号，所述电流测量单元将哈夫结构式低压电流互感器输出的采样点流进行A/D转换并生成电流、功率参数数据；所述无线传输单元实现与外部设备的无线数据交换，所述哈夫结构感应线圈为非闭合分瓣式结构，一次电流产成的磁场能量集中在鞍形磁芯中，二次线圈与磁芯构成储能电感并与图1中电源电路构成自适应稳压电源。即电源负载所需能量从储能电感中获取。普通的低压电流互感器(闭合或开合式)能量密度远低于本发明的哈夫结构式感应线圈，本发明能提供大范围工作电源，39Γ600%线路电流聚能稳定可靠工作。上述的哈夫结构式高压无线数据采集装置，其进一步的特征在于无需外供电源，哈夫结构式低压电流互感器对中高压线路负载电流进行感应，产生开路输出电压，由功率Ι/v稳压电源单元将开路输出电压转换为装置工作电源。上述的哈夫结构式高压无线数据采集装置，更进一步的特征在于功率I/V稳压电源单元为使用低电压自恢复数字控制的开关电源，防止中高压线路负载电流过小或中高压线路负载电流缓升情况下造成装置死机；上述的哈夫结构式高压无线数据采集装置，更进一步的特征在于功率I/V稳压电源单元采用硬件频率发生器和软件频率发生器进行逻辑合成输出高频控制信号作为低电压开关电源的开关频率。软、硬两个频率发生器进行跟随控制。上述的哈夫结构式高压无线数据采集装置，其进一步的特征在于所述无线传输单元采用双向无线收发，由 无线接收电路和无线发送电路组成，按照防数据碰撞无线网络数据传输制式机理与低压设备完成多点对一点的双向微功耗无线数据传输。装置使用环氧树脂密封工艺全灌封，完全能适应露天高低温、高湿环境中正常运行，确保封闭的无线部分无法遭到破坏。本发明的哈夫结构式高压无线数据采集装置，安装于中高压线路上的哈夫结构式低压电流互感器，与常规闭合均质铁心互感器不同，其为非闭合分瓣式低压电流互感器，它直接将非闭合分瓣式低压电流互感器合拢在中高压电网线路或配电变压器的一次侧，实现了对高压、中压、低压电网线路运行参数和配电变压器运行参数监测，与传统的中高压电网测量模式相比，其优点在于:装置无需外供电源且采用无线进行数据传输，与二次设备无任何物理连接，因此可以低成本的解决绝缘安全问题；装置采用哈夫结构，无需剪断高压电缆或母排，可直接将其非闭合分瓣结构合拢在中高压电网线路或配电变压器一次侧，安装十分方便；装置安装在高压侧但使用的是低压电流互感器，与传统的高压互感器相比体积小，耗材少，可节省大量的铜、铁等材料；内置无线传输信道，可作为测量点直接接入智能电网和物联网，为智能电网提供中高压电网测量数据，以及为物联网发送各种实时信息。
图1是本发明哈夫结构式高压无线数据采集装置的电路原理示意图。图2是本发明哈夫结构式高压无线数据采集装置的原理框图。图3是本发明哈夫结构式高压无线数据采集装置的实施方式示意图。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明的优选实施例详细介绍如下。一个典型的智能防窃电系统由哈夫结构式高压无线数据采集装置、多功能电能表、现场服务终端、前置机、WEB服务器、WEB界面客户端组成，上下合拢装在高压电力线上的哈夫结构式高压无线数据采集装置，与现场服务终端之间采用微功耗无线通信，多功能电能表与现场服务终端之间采用RS485通信，现场服务终端与前置机通过GPRS或光纤实现数据交换，各用户通过因特网访问WEB服务器召测、查看高压电网线路的电流、功率等数据及一次侧与二次侧的功率对比曲线。实施例:参见图2，本发明的实施例是由哈夫结构式低压电流互感器、功率I/V稳压电源、测量单元、无线传输单元组成，其中哈夫结构式低压电流互感器、功率Ι/v稳压电源单元两个单元直接从中高压电网的负载电流中感应取电，应用硬件频率发生器和软件频率发生器进行逻辑合成控制开关频率、低电压自恢复数字控制原理产生供整个装置工作的电源；电流采样使用哈夫结构式低压电流互感器的采样回路输出信号，经轨到轨运算放大器调理后输出给A/D进行转换；CPU对转换完成的A/D数据进行计算，生成电流、功率等数据；无线传输单元构建防数据碰撞无线数据传输网络，与低压设备完成多点对一点的双向微功耗无线数据传输，将电流、功率等数据传送给低压数据接收设备。本发明的哈夫结构式高压无线数据采集装置，直接将非闭合分瓣式低压电流互感器合拢在中高压电网线路或配电变压器的一次侧，实现了对高压、中压、低压电网线路运行参数和配电变压器运行参数监测，与传统的中高压电网测量模式相比，其优点在于:装置无需外供电源且采用无线进行数据传输，与二次设备无任何物理连接，因此可以低成本的解决绝缘安全问题；装置采用哈夫结构，无需剪断高压电缆或母排，可直接将其非闭合分瓣结构合拢在中高压电网线路或配电变压器一次侧，安装十分方便；装置安装在高压侧但使用的是低压电流互感器，与传统的高压互感器相比体积小，耗材少，可节省大量的铜、铁等材料；内置无线传输信道，可作为测量点直接接入智能电网和物联网，为智能电网提供中高压电网测量数据，以及为物联网发送各种实时信息。图3是本发明哈夫结构式高压无线数据采集装置的实施方式示意图。虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但实施例和附图并不是用来限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，同样属于本发明之保护范围。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。
权利要求1.一种应用于高压、中压电网线路及配电变压器的哈夫结构式高压无线数据采集装置，它包括哈夫结构式低压电流互感器、功率Ι/v稳压电源单元、电流测量单元、无线传输单元，其特征在于:所述哈夫结构式低压电流互感器的感应线圈将中高压电网线路电流转换为两路输出:一路为感应出电压，经Dl、D2交流限幅；D4、D5、D6、D7整流；DC/DC变换器组成高压电位电源供装置整机工作；另一路作为所述电流测量单元的输入采样信号；所述功率I/V稳压电源单元将哈夫结构式低压电流互感器的开路输出电压转换为供装置整机工作的电源；所述电流测量单元将哈夫结构式低压电流互感器输出的采样电流进行A/D转换并生成电流、功率参数数据；所述无线传输单元实现与外部设备的无线数据交换；所述哈夫结构式低压电流互感器的感应线圈为非闭合分瓣式结构，一次电流产成的磁场能量集中在鞍形磁芯中，二次线圈与磁芯构成储能电感并与电源电路构成自适应稳压电源。
2.根据权利要求1所述的哈夫结构式高压无线数据采集装置，其特征在于:装置使用环氧树脂密封工艺全灌封；所述哈夫结构式低压电流互感器对中高压线路负载电流进行感应，产生开路输出电压，由功率I/V稳压电源单元将开路输出电压转换为装置工作电源。
3.根据权利要求1所述的哈夫结构式高压无线数据采集装置，其特征在于:所述功率Ι/v稳压电源单元为低电压自恢复数字控制的开关电源，采用硬件频率发生器和软件频率发生器进行逻辑合成输出高频控制信号作为低电压开关电源的开关频率，软、硬两个频率发生器进行跟随控制。
4.根据权利要求1所述的哈夫结构式高压无线数据采集装置，其特征在于:所述无线传输单元采用双向无线收发，由无线接收电路和无线发送电路组成，按照防数据碰撞无线网络数据传输制式机理与低压设备完成多点对一点的双向微功耗无线数据传输。
专利摘要一种哈夫结构式高压无线数据采集装置，它包括哈夫结构式低压电流互感器、功率I/V稳压电源单元、测量单元、无线传输单元。电流互感器将中高压电网线路电流转换为两路输出一路为感应出电压，经D1，D2交流限幅；D4，D5，D6，D7整流；DC/DC变换器组成高压电位电源供装置整机工作；另一路作为电流测量单元的输入采样信号；功率I/V稳压电源单元将哈夫结构式低压电流互感器的开路输出电压转换为供装置整机工作的电源；测量单元将哈夫结构式低压电流互感器输出的采样电流进行A/D转换并生成电流、功率等参数数据；无线传输单元实现与外部设备的无线数据交换。
文档编号G08C17/02GK202948054SQ201220706140
公开日2013年5月22日 申请日期2012年12月20日 优先权日2012年12月20日
发明者周秉仁, 李宝亮 申请人:江苏通驰自动化系统有限公司